意想不到的罪魁祸首 湿地是甲烷的来源

湿地是地球自然水管理系统的重要组成部分。植物,土壤和水生生物的复杂系统可作为捕获和清洁水的水库。然而,随着城市的扩大,许多湿地被排干用于建设。此外,中西部的许多土地被排干,以增加农业用途,以满足不断增长的世界。

排水湿地断开了自然流动和水的保留,这个系统已经运作了数千年。湿地排水的一个解决方案是在另一个区域重建这些湿地(对人类更方便)。这些被称为“人工湿地”。在其他情况下,人工湿地的建造是为了重建不再用于农业的区域。

如何建造和管理这些人工湿地会对环境产生重大影响。Karla Jarecke和几所大学的研究人员一直在研究湿地对温室气体甲烷的影响。

“在全球范围内,湿地是大气中甲烷的最大天然来源,”Jarecke说。“甲烷对二氧化碳的影响比全球变暖大得多 - 影响大25倍。”

天然和人工湿地都会排放甲烷。由于它们的性质 - 湿地毕竟是湿土壤微生物和植物被迫在厌氧条件下代谢。而且,这导致甲烷产生。

土壤微生物负责在湿地中产生甲烷。然后甲烷通过扩散进入大气,通过植物组织运输,并且偶然释放出气泡。湿地土壤的水文稳定性以及通过植物的运输效率可以影响甲烷从土壤中释放的量和频率。

“了解湿地生产和释放甲烷的条件可能会导致减少甲烷排放的解决方案,”Jarecke说。

但是,研究像湿地这样的大片区域是不可能的。因此,Jarecke和她的同事制作了湿地的“中型世界” - 可管理的室外室,可以更容易地测量甲烷排放。Mesocosms是结构研究领域,它弥合了实验室研究和大型实地研究之间的差距。

该研究的重点是两种常见的湿地植物及其在甲烷排放中的潜在作用:沼泽乳草和北方水生植物。从俄亥俄州代顿的人工湿地收集植物和土壤。然后他们被运到内布拉斯加州的林肯,以创建湿地中型世界。代顿遗址以前已被排干并用于农业,并于2012年重建为湿地。

研究人员从湿地中收获了沼泽乳草和北方水草的幼苗,并将它们移植到PVC管中收集的土壤中。在气体采样过程中,它们覆盖了带有透明丙烯酸圆柱体这有助于他们测量和量化土壤 - 植物中生物的甲烷排放。该研究于2013年夏季进行。

除了比较两种植物的排放外,研究人员还研究了水文的影响 - 或土壤的饱和度。“虽然水文和植物物种对甲烷排放的控制得到了很好的研究,但两者很少一起研究,”Jarecke说。

最近的研究得出结论,水位和饱和度对甲烷排放的影响大于植物种类。虽然实验室中型植物与水中大蕉和沼泽乳草的中生物之间的甲烷排放不同,但是在两种物种中的每一种的现场中生物中甲烷排放没有差异。在田间,土壤饱和度对甲烷排放的影响更大。

寻找减少微生物甲烷产量的植物物种可能是改善湿地管理的关键。例如,向生根区输送氧气的植物可以抑制微生物甲烷的产生。此外,需要进一步研究以了解土壤饱和度的变化如何影响甲烷排放。这些信息对于设计湿地地形可能是有价值的,该地形为增加碳储存和减少甲烷排放创造了水文条件。

未来的研究可能会关注更长的时间。“随着恢复的湿地成熟,甲烷排放可能会发生变化,”Jarecke说。“来自根系,腐烂植物和其他物质的有机物质将会积聚。这有助于恢复水文稳定性。其他研究表明,恢复湿地的水文方面可能需要几年时间。但是,生物地球化学和生物多样性方面可能需要几十年或更长时间才能恢复。“